CN103529004B - 基于三维荧光检测黄曲霉素b1的方法 - Google Patents
基于三维荧光检测黄曲霉素b1的方法 Download PDFInfo
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Abstract
基于三维荧光检测黄曲霉素B1的方法属于环境检测的技术领域；该方法包括基于平行因子分析法（PARAFAC），根据标准样品建立定量分析模型以及对待测样本进行定量检测两部分；所述的基于PARAFAC，根据标准样品建立定量分析模型包括制备标准样品，对标准样品进行预处理，采用标准方法对标准样本进行定量分析，确定标准样品EEM谱图的特征区域以及基于PARAFAC建立标准样品的定量分析模型；所述的对待测样本进行定量检测，包括对待测样品进行预处理，选择EEM特征区域，EEM测量以及根据定量分析模型对测量值计算；本发明具有检测速度快、灵敏度高、准确性高、定量效果好等优点，适合农产品中黄曲霉素的检测。
Description
技术领域
基于三维荧光检测黄曲霉素B1的方法属于环境检测的技术领域。
背景技术
黄曲霉素是一种毒性极强的剧毒物质，1993年被世界卫生组织（WHO）的癌症研究机构划定为1类致癌物。除致癌性外，黄曲霉素还对人及动物内脏组织有破坏作用，其毒性远远高于氰化物、砷化物和有机农药。其中，黄曲霉素B1存在于天然污染的食品中，如：玉米、花生、棉花种子以及干果，更容易被误食。当摄入微量黄曲霉素B1，就可造成慢性中毒，生长障碍，引起纤维性病变，致使纤维组织增生；随着摄入量的增大时，可引发急性中毒，出现急性肝炎、出血性坏死、肝细胞脂肪变性和胆管增生的病变。由于黄曲霉素的毒性和致癌性，检测农产品中黄曲霉素的含量尤为重要。
目前，传统的黄曲霉素检测方法主要有薄层层析（TLC）、液相色谱法（HPLC）、酶联免疫法（ELISA）等方法，其中薄层层析（TLC）和液相色谱（HPLC）方法在提取之后需要进一步的清除步骤和衍生化以去除干扰物质，操作繁琐且耗时较长；酶联免疫法（ELISA）方法检测相对较快，但重现性差，易受样品基质干扰假阳性率高，难于定量。最近出现了一种利用三维荧光光谱检测黄曲霉素的方法，该方法检测速度快、操作简便。2012年杜树新等人发表在发光学报上的“三维荧光光谱的特征区域选择方法”，将数学中的二元凸函数判定和数据挖掘中的聚类分析方法结合，提出了针对三维荧光的光谱区域选择方法。该方法重现性好、可实现定量分析；遗憾的是，该方法仅可从光谱图中提取出含有有用光谱信息的凸集区域，但并没有解决三维荧光光谱中背景光谱和背景漂移等问题，因此并没有提高从原始荧光谱图中获取的浓度荧光峰强度的准确性，即并没有提高利用荧光峰强度判断黄曲霉素B1含量的准确性。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于三维荧光检测黄曲霉素B1的方法，该方法操作简便、检测速度快、定量效果好且结果准确性高。
本发明的目的是这样实现的：
基于三维荧光检测黄曲霉素B1的方法，包括：
a、基于平行因子分析法（PARAFAC），根据标准样品建立定量分析模型，具体为：
步骤a1、制备标准样品；
步骤a2、对标准样品进行预处理；
步骤a3、采用标准方法对标准样本进行定量分析；
步骤a4、采用荧光分光光度计对标准样品进行测量，确定标准样品EEM谱图的特征区域；
步骤a5、基于PARAFAC建立标准样品的定量分析模型；
b、对待测样本进行定量检测，具体为：
步骤b1、对待测样品进行预处理；
步骤b2、根据确定标准样品EEM谱图的特征区域选择待测样品EEM谱图的特征区域；
步骤b3、采用荧光分光光度计对待测样品进行测量；
步骤b4、根据基于PARAFAC建立标准样品的定量分析模型对测量值进行计算，得到测量结果。
上述的基于三维荧光检测黄曲霉素B1的方法，所述的步骤a1，具体为：准确称取2.5mg黄曲霉素B1标准品，先用5mL乙腈溶解，再用苯稀释至250mL，得到浓度10μg/mL的黄曲霉素B1标准使用液。
上述的基于三维荧光检测黄曲霉素B1的方法，所述的步骤a2，具体为：用苯-乙腈混合液将黄曲霉素B1标准使用液分别稀释2倍、5倍、10倍、25倍、50倍、100倍和250倍，得到浓度分别为5.0μg/mL、2.0μg/mL、1.0μg/mL、0.4μg/mL、0.2μg/mL、0.1μg/mL和0.04μg/mL黄曲霉素B1标准溶液。
上述的基于三维荧光检测黄曲霉素B1的方法，所述的步骤a5，具体包括以下步骤：
步骤a51、建立一个三线性模型，具体为：
式中，X为三维数据库，表示第i个样本在第j个发射波长和第k个激发波长处的荧光强度；
A为发射光谱矩阵，与第i个样本中第f个分析物的浓度成正比；
B为激发光谱矩阵，与第f个分析物在第j个发射波长处的荧光量子效率线性相关；
C为相对浓差矩阵，与在第k个激发波长处的比吸收系数呈线性比例关系；
F为模型中定义的因子数；
E为残余矩阵。
步骤a52、分解步骤a51的三线性模型，得到三个载荷矩阵：浓度值相对应的得分、激发光谱和发射光谱；
步骤a53、采用交替最小二乘法求解标准样品EMM谱图的三个载荷矩阵；
步骤a54、建立浓度值相对应的得分与标准样品浓度值之间的数值关系。
上述的基于三维荧光检测黄曲霉素B1的方法，适用于农产品中黄曲霉素的检测。
由于本发明基于三维荧光检测黄曲霉素B1的方法采用三维荧光检测技术，因此具有检测速度快、灵敏度高等优点；由于本发明基于三维荧光检测黄曲霉素B1的方法在分析数据时采用了PARAFAC，消除了数据中的噪声、不完整性和不一致性，排除基线漂移、瑞利散射等干扰，因此具有准确性高、定量效果好等有益效果。
附图说明
图1是本发明基于三维荧光检测黄曲霉素B1的方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细描述。
具体实施例一
本实施例所检测的样本为实验室配制的含黄曲霉素的白酒。
本实施例的基于三维荧光检测黄曲霉素B1的方法，包括以下步骤：
a、基于平行因子分析法（PARAFAC），根据标准样品建立定量分析模型，具体为：
步骤a1、制备标准样品；
步骤a2、对标准样品进行预处理；
步骤a3、采用标准方法对标准样本进行定量分析；
步骤a4、采用荧光分光光度计对标准样品进行测量，确定标准样品EEM谱图的特征区域；
步骤a5、基于PARAFAC建立标准样品的定量分析模型；
b、对待测样本进行定量检测，具体为：
步骤b1、对待测样品进行预处理；
步骤b2、根据确定标准样品EEM谱图的特征区域选择待测样品EEM谱图的特征区域；
步骤b3、采用荧光分光光度计对待测样品进行测量；
步骤b4、根据基于PARAFAC建立标准样品的定量分析模型对测量值进行计算，得到测量结果。
所述的步骤a1，具体为：准确称取2.5mg黄曲霉素B1标准品，先用5mL乙腈溶解，再用苯稀释至250mL，得到浓度10μg/mL的黄曲霉素B1标准使用液。
所述的步骤a2，具体为：用苯-乙腈混合液将黄曲霉素B1标准使用液分别稀释2倍、5倍、10倍、25倍、50倍、100倍和250倍，得到浓度分别为5.0μg/mL、2.0μg/mL、1.0μg/mL、0.4μg/mL、0.2μg/mL、0.1μg/mL和0.04μg/mL黄曲霉素B1标准溶液。
所述的步骤a5，具体包括以下步骤：
步骤a51、建立一个三线性模型，具体为：
式中，X为三维数据库，表示第i个样本在第j个发射波长和第k个激发波长处的荧光强度；
A为发射光谱矩阵，与第i个样本中第f个分析物的浓度成正比；
B为激发光谱矩阵，与第f个分析物在第j个发射波长处的荧光量子效率线性相关；
C为相对浓差矩阵，与在第k个激发波长处的比吸收系数呈线性比例关系；
F为模型中定义的因子数；
E为残余矩阵。
步骤a52、分解步骤a51的三线性模型，得到三个载荷矩阵：浓度值相对应的得分、激发光谱和发射光谱；
步骤a53、采用交替最小二乘法求解标准样品EMM谱图的三个载荷矩阵；
步骤a54、建立浓度值相对应的得分与标准样品浓度值之间的数值关系。
所述的步骤b1，具体为：用正己烷或石油醚和甲醇水溶液、三氯甲烷对样品依次提取，并用苯-乙腈混合液溶解、混合。
以上对待测样品进行预处理的方法，使该实施例适用于受黄曲霉素污染的发酵酒类中黄曲霉素含量的定量分析。
具体实施例二
本实施例所检测的样本为含黄曲霉素的酱油。
本实施例的基于三维荧光检测黄曲霉素B1的方法，包括以下步骤：
a、基于平行因子分析法（PARAFAC），根据标准样品建立定量分析模型，与具体实施例一相同，具体为：
步骤a1、制备标准样品；
步骤a2、对标准样品进行预处理；
步骤a3、采用标准方法对标准样本进行定量分析；
步骤a4、采用荧光分光光度计对标准样品进行测量，确定标准样品EEM谱图的特征区域；
步骤a5、基于PARAFAC建立标准样品的定量分析模型；
b、对待测样本进行定量检测，与具体实施例一相同，具体为：
步骤b1、对待测样品进行预处理；
步骤b2、根据确定标准样品EEM谱图的特征区域选择待测样品EEM谱图的特征区域；
步骤b3、采用荧光分光光度计对待测样品进行测量；
步骤b4、根据基于PARAFAC建立标准样品的定量分析模型对测量值进行计算，得到测量结果。
所述的步骤a1，与具体实施例一相同，具体为：准确称取2.5mg黄曲霉素B1标准品，先用5mL乙腈溶解，再用苯稀释至250mL，得到浓度10μg/mL的黄曲霉素B1标准使用液。
所述的步骤a2，与具体实施例一相同，具体为：用苯-乙腈混合液将黄曲霉素B1标准使用液分别稀释2倍、5倍、10倍、25倍、50倍、100倍和250倍，得到浓度分别为5.0μg/mL、2.0μg/mL、1.0μg/mL、0.4μg/mL、0.2μg/mL、0.1μg/mL和0.04μg/mL黄曲霉素B1标准溶液。
所述的步骤a5，与具体实施例一相同，具体包括以下步骤：
步骤a51、建立一个三线性模型，具体为：
式中，X为三维数据库，表示第i个样本在第j个发射波长和第k个激发波长处的荧光强度；
A为发射光谱矩阵，与第i个样本中第f个分析物的浓度成正比；
B为激发光谱矩阵，与第f个分析物在第j个发射波长处的荧光量子效率线性相关；
C为相对浓差矩阵，与在第k个激发波长处的比吸收系数呈线性比例关系；
F为模型中定义的因子数；
E为残余矩阵。
步骤a52、分解步骤a51的三线性模型，得到三个载荷矩阵：浓度值相对应的得分、激发光谱和发射光谱；
步骤a53、采用交替最小二乘法求解标准样品EMM谱图的三个载荷矩阵；
步骤a54、建立浓度值相对应的得分与标准样品浓度值之间的数值关系。
所述的步骤b1，具体为：按4%的质量比加入氯化钠防止提取时发生乳化，用正己烷或石油醚和甲醇水溶液、三氯甲烷对样品依次提取，并用苯-乙腈混合液溶解、混合。
以上对待测样品进行预处理的方法，使该实施例适用于由受黄曲霉素污染的粮食生产的酱油、醋中黄曲霉素含量的定量分析。
具体实施例三
本实施例所检测的样本为含黄曲霉素的花生。
本实施例的基于三维荧光检测黄曲霉素B1的方法，包括以下步骤：
a、基于平行因子分析法（PARAFAC），根据标准样品建立定量分析模型，与具体实施例一相同，具体为：
步骤a1、制备标准样品；
步骤a2、对标准样品进行预处理；
步骤a3、采用标准方法对标准样本进行定量分析；
步骤a4、采用荧光分光光度计对标准样品进行测量，确定标准样品EEM谱图的特征区域；
步骤a5、基于PARAFAC建立标准样品的定量分析模型；
b、对待测样本进行定量检测，与具体实施例一相同，具体为：
步骤b1、对待测样品进行预处理；
步骤b2、根据确定标准样品EEM谱图的特征区域选择待测样品EEM谱图的特征区域；
步骤b3、采用荧光分光光度计对待测样品进行测量；
步骤b4、根据基于PARAFAC建立标准样品的定量分析模型对测量值进行计算，得到测量结果。
所述的步骤a1，与具体实施例一相同，具体为：准确称取2.5mg黄曲霉素B1标准品，先用5mL乙腈溶解，再用苯稀释至250mL，得到浓度10μg/mL的黄曲霉素B1标准使用液。
所述的步骤a2，与具体实施例一相同，具体为：用苯-乙腈混合液将黄曲霉素B1标准使用液分别稀释2倍、5倍、10倍、25倍、50倍、100倍和250倍，得到浓度分别为5.0μg/mL、2.0μg/mL、1.0μg/mL、0.4μg/mL、0.2μg/mL、0.1μg/mL和0.04μg/mL黄曲霉素B1标准溶液。
所述的步骤a5，与具体实施例一相同，具体包括以下步骤：
步骤a51、建立一个三线性模型，具体为：
式中，X为三维数据库，表示第i个样本在第j个发射波长和第k个激发波长处的荧光强度；
A为发射光谱矩阵，与第i个样本中第f个分析物的浓度成正比；
B为激发光谱矩阵，与第f个分析物在第j个发射波长处的荧光量子效率线性相关；
C为相对浓差矩阵，与在第k个激发波长处的比吸收系数呈线性比例关系；
F为模型中定义的因子数；
E为残余矩阵。
步骤a52、分解步骤a51的三线性模型，得到三个载荷矩阵：浓度值相对应的得分、激发光谱和发射光谱；
步骤a53、采用交替最小二乘法求解标准样品EMM谱图的三个载荷矩阵；
步骤a54、建立浓度值相对应的得分与标准样品浓度值之间的数值关系。
所述的步骤b1，具体为：将花生样本粉碎过筛，置于具塞锥形瓶中，加正己烷或石油醚和甲醇水溶液，在瓶塞处做水封，震荡30min后用折叠的快速定性滤纸过滤，将绿叶分层后继续用三氯甲烷对样品进行提取，并用苯-乙腈混合液溶解、混合。
以上对待测样品进行预处理的方法，使该实施例适用于由受黄曲霉素污染的花生、玉米、大米、小麦等固体粮食中黄曲霉素含量的定量分析。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化或方法改进，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.基于三维荧光检测黄曲霉素B1的方法，其特征在于包括：
a、基于平行因子分析法PARAFAC，根据标准样品建立定量分析模型，具体为：
步骤a1、制备标准样品；具体为：准确称取2.5mg黄曲霉素B1标准品，先用5mL乙腈溶解，再用苯稀释至250mL，得到浓度10μg/mL的黄曲霉素B1标准使用液；
步骤a2、对标准样品进行预处理；用苯-乙腈混合液将黄曲霉素B1标准使用液分别稀释2倍、5倍、10倍、25倍、50倍、100倍和250倍，得到浓度分别为5.0μg/mL、2.0μg/mL、1.0μg/mL、0.4μg/mL、0.2μg/mL、0.1μg/mL和0.04μg/mL黄曲霉素B1标准溶液；
步骤a3、采用标准方法对标准样本进行定量分析；
步骤a4、采用荧光分光光度计对标准样品进行测量，确定标准样品EEM谱图的特征区域；
步骤a5、基于PARAFAC建立标准样品的定量分析模型；
具体包括以下步骤：
步骤a51、建立一个三线性模型，具体为：
式中，X为三维数据库，表示第i个样本在第j个发射波长和第k个激发波长处的荧光强度；
A为发射光谱矩阵，与第i个样本中第f个分析物的浓度成正比；
B为激发光谱矩阵，与第f个分析物在第j个发射波长处的荧光量子效率线性相关；
C为相对浓差矩阵，与在第k个激发波长处的比吸收系数呈线性比例关系；
F为模型中定义的因子数；
E为残余矩阵；
步骤a52、分解步骤a51的三线性模型，得到三个载荷矩阵：浓度值相对应的得分、激发光谱和发射光谱；
步骤a53、采用交替最小二乘法求解标准样品EMM谱图的三个载荷矩阵；
步骤a54、建立浓度值相对应的得分与标准样品浓度值之间的数值关系；
b、对待测样本进行定量检测，具体为：
步骤b1、对待测样品进行预处理；
步骤b2、根据确定标准样品EEM谱图的特征区域选择待测样品EEM谱图的特征区域；
步骤b3、采用荧光分光光度计对待测样品进行测量；
步骤b4、根据基于PARAFAC建立标准样品的定量分析模型对测量值进行计算，得到测量结果。
2.根据权利要求1所述的基于三维荧光检测黄曲霉素B1的方法，其特征在于适用于农产品中黄曲霉素的检测。
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